JPH08250478A

JPH08250478A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH08250478A
Application number: JP5529795A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nikawa; 秀夫二河; Yoji Bito; 陽二尾藤; Takeisa Ogura; 毅勇小倉
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】安定した低いコンタクト抵抗を有する半導体
装置の製造方法を提供する。【構成】半導体基板１１に積層した層間絶縁膜１３
に、半導体基板１１の拡散層１２へのコンタクトホール
１４を、レジストパターンをマスクとしてドライエッチ
ングにより形成する第１工程と、この第１工程時に半導
体基板１１に形成されたダメージ層１５をドライエッチ
ングにより除去する第２工程とを含む半導体装置の製造
方法であって、処理室内を１×１０^-3Ｔｏｒｒより高真
空度に排気した後、第２工程を行うことを特徴とする。
エッチングに使用したガス元素やレジストを構成する元
素が半導体基板１１へ拡散侵入することを防止でき、安
定して低抵抗のコンタクトを形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の集積化が進むにつれ
てコンタクトホール径も小さくなり、低抵抗のコンタク
トを安定して形成することが重要となっている。以下に
従来の半導体装置の製造方法について図９を用いて説明
する。すなわち、半導体基板８１の拡散層８２へのコン
タクトホール８４を、第１層間絶縁膜８３をレジストパ
ターンをマスクとしてドライエッチングすることで形成
する。その後、レジストマスクをアッシングにより除去
する。

【０００３】つぎに、前記第１層間絶縁膜８３のエッチ
ングおよびアッシング時に拡散層８２に形成されたダメ
ージ層を除去する。すなわち、半導体基板８１の拡散層
８２へのコンタクトホール８４をドライエッチングによ
り形成する際、拡散層８２にダメージが入る。ダメージ
には、エッチングに使用したガス元素やレジストを構成
する元素が半導体基板８１へ打ち込まれることによる格
子欠陥、あるいは、これらの元素と半導体基板８１およ
び拡散層８２の元素との化合物反応層がある。例えば、
半導体基板８１にシリコン（Ｓｉ）を用いた場合、シリ
コンと水素（Ｈ）、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）などの化合
物反応層が形成される。これらのダメージが誘起された
状態で、金属配線を形成するとコンタクト抵抗が高くな
る。

【０００４】このため、このダメージ層をコンタクトホ
ール８４形成後、ドライエッチングにより除去する。こ
の際、打ち込みによる格子欠陥が入らないようにエネル
ギー的に弱い状態でエッチングを行う。エッチングガス
には、一般的に炭化弗素、酸素の混合ガスが使用され
る。コンタクトホール８４を形成する際のエッチングガ
スには水素原子も含まれたガスを用いるが、ここでは用
いられない。

【０００５】なぜならば、炭化弗素、酸素の混合ガス元
素とシリコン基板（半導体基板８１）の化合物反応層が
形成されても、極表面層であるためその後の金属配線膜
堆積前の不活性ガスのスパッタリングによる基板クリー
ニング時に容易に除去できる。しかし、ここで水素が含
まれているとシリコン基板の奥深くまで拡散するので、
その後の除去が困難になる。したがって、水素を含まな
い雰囲気、すなわち残留水分の少ない雰囲気で処理する
のが好ましい。

【０００６】その後、コンタクトホール８４内へ第１金
属配線膜８５を堆積する前に金属膜堆積装置と同装置内
の真空処理室で不活性ガスによるスパッタリングにより
コンタクトホール８４の底部の自然酸化膜および付着不
純物のクリーニング除去を行う。つぎに、第１金属配線
膜８５を堆積し、第１金属配線を形成する。つぎに、第
２層間絶縁膜８６を形成した後、レジストパターンをマ
スクとして第２層間絶縁膜８６をドライエッチングする
ことで、第１金属配線８５への配線間コンタクトホール
（Ｖｉａコンタクト）８７を形成する。

【０００７】その後、コンタクトホール８７内へ第２金
属配線膜８８を堆積する前に金属膜堆積装置と同装置内
の真空処理室で不活性ガスによるスパッタリングにより
コンタクト底部の自然酸化膜および付着不純物のクリー
ニング除去を行う。つぎに、第２金属配線膜８８を堆積
し、第２金属配線を形成する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記、従来例の構成で
は以下のような問題点があった。ダメージ層をエッチン
グ除去する工程において、到達真空度（初期真空度）の
悪い状態でダメージ層をエッチングすると、ダメージ層
のエッチングが進みながら、同時に処理室内の残留水
素、酸素原子が半導体基板８１に拡散侵入し、コンタク
ト抵抗が高くなるという問題がある。

【０００９】また、その後の第１金属配線膜８５の堆積
前には、上記のようにコンタクトホール８４の底部の自
然酸化膜および付着不純物除去のため、不活性ガスのス
パッタリングによる半導体基板８１のクリーニングが行
われるが、このとき処理室内に水分が残留していると水
素、酸素が基板に打ち込まれる。この状態で第１金属配
線膜８５を堆積するとコンタクト抵抗が高くなる。

【００１０】また、配線間コンタクトホール８７の形成
後も第２金属配線膜８８の堆積前には、上記のように配
線間コンタクトホール８７の底部の第１金属配線膜８５
上の自然酸化膜および付着不純物除去のため、不活性ガ
スのスパッタリングによる基板のクリーニングが行われ
るが、このときも水分が処理室内に残留していると水
素、酸素が第１金属配線膜８５へ打ち込まれる。これに
より、金属酸化膜の抵抗は著しく高くなるので、ここで
は特に酸素が問題となる。

【００１１】特に金属膜８５，８８堆積前のクリーニン
グは、アルゴンガスによるスパッタリングにより行われ
る。拡散層８２へのコンタクトホール８４の場合、処理
室内に水素、酸素原子が残留していると、質量の大きな
アルゴン原子によりこれらの残留原子がシリコン基板８
１へ打ち込まれることとなる。また、配線間コンタクト
ホール８７の場合、配線間コンタクトホール８７の底部
が第１金属配線膜８５であるため、最初アルゴンガスに
よるスパッタリングにより第１金属配線膜８５の上層の
酸化膜が除去され、第１金属配線膜８５の表面は活性と
なる。つぎに、残留ガス成分、ここでは酸素により再度
表面が酸化され、高抵抗層が形成されるという問題があ
る。

【００１２】したがって、この発明の目的は、安定した
低いコンタクト抵抗を有する半導体装置の製造方法を提
供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の半導体装
置の製造方法は、半導体基板に積層した層間絶縁膜に、
半導体基板の拡散層へのコンタクトホールを、レジスト
パターンをマスクとしてドライエッチングにより形成す
る第１工程と、この第１工程時に半導体基板に形成され
たダメージ層をドライエッチングにより除去する第２工
程とを含む半導体装置の製造方法であって、処理室内を
１×１０^-3Ｔｏｒｒより高真空度に排気した後、第２工
程を行うことを特徴とするものである。

【００１４】請求項２記載の半導体装置の製造方法は、
半導体基板に積層した層間絶縁膜に、半導体基板の拡散
層へのコンタクトホールを、レジストパターンをマスク
としてドライエッチングにより形成する第１工程と、こ
の第１工程時に半導体基板に形成されたダメージ層をド
ライエッチングにより除去する第２工程と、コンタクト
ホール内に金属配線膜を形成する前にコンタクトホール
内をクリーニングする第３工程とを含む半導体装置の製
造方法であって、処理室内を１×１０^-5Ｔｏｒｒより高
真空度に排気した後、第３工程を行うことを特徴とする
ものある。

【００１５】請求項３記載の半導体装置の製造方法は、
半導体基板に積層した第１層間絶縁膜に、半導体基板の
拡散層へのコンタクトホールを、レジストパターンをマ
スクとしてドライエッチングにより形成する第１工程
と、この第１工程時に半導体基板に形成されたダメージ
層をドライエッチングにより除去する第２工程と、コン
タクトホール内に第１金属配線膜を形成する前にコンタ
クトホール内をクリーニングする第３工程と、コンタク
トホール内および第１層間絶縁膜上に第１の金属配線膜
を積層する第４工程と、第１金属配線膜上に第２層間絶
縁膜を積層する第５工程と、第２層間絶縁膜に、第１金
属配線膜への配線間コンタクトホールを、レジストパタ
ーンをマスクとしてドライエッチングにより形成する第
６工程と、配線間コンタクトホール内に第２の金属配線
膜を形成する前に配線間コンタクトホール内をクリーニ
ングする第７工程とを含む半導体装置の製造方法であっ
て、処理室内を１×１０^-5Ｔｏｒｒより高真空度に排気
した後、第７工程を行うことを特徴とするものである。

【００１６】請求項４記載の半導体装置の製造方法は、
請求項１，２または３において、処理室内に弗素、塩素
および炭素、水素、および塩素の化合物からなるガスを
導入し、高真空度に排気するものである。

【００１７】

【作用】請求項１の構成によれば、処理室内を１×１０
^-3Ｔｏｒｒより高真空度に排気した後、第１工程時に半
導体基板に形成されたダメージ層をドライエッチングに
より除去する第２工程を行うので、残留水素、酸素原子
が半導体基板へ拡散侵入することを防止でき、安定して
低抵抗のコンタクトを形成することができる。

【００１８】請求項２の構成によれば、処理室内を１×
１０^-5Ｔｏｒｒより高真空度に排気した後、コンタクト
ホール内に金属配線膜を形成する前にコンタクトホール
内をクリーニングする第３工程を行うので、水素、酸素
が半導体基板に打ち込まれることはなく、安定して低抵
抗のコンタクトを形成することができる。請求項３の構
成によれば、処理室内を１×１０^-5Ｔｏｒｒより高真空
度に排気した後、配線間コンタクトホール内に第２の金
属配線膜を形成する前に配線間コンタクトホール内をク
リーニングする第７工程を行うので、水素、酸素が第１
金属配線膜に打ち込まれることはなく、安定して低抵抗
のコンタクトを形成することができる。

【００１９】請求項４では、請求項１，２または３にお
いて、処理室内を上記のように高真空度に排気してから
実際の処理を行うとすると、排気にかなりの時間を要す
るので設備の処理能力が著しく低下するという課題を解
決するものであり、真空排気時に処理室内に弗素、塩素
および炭素、水素、および塩素の化合物からなるガスを
真空排気途中で導入するだけで、排気時間を大幅に短縮
することが可能となる。したがって、安定した低抵抗の
コンタクトを短時間、低コストで形成することができ
る。

【００２０】

【実施例】この発明の第１の実施例の半導体装置の製造
方法を図１および図２に基づいて説明する。図１は第１
の実施例の半導体装置の製造方法の工程順断面図であ
る。まず第１工程では図１（ａ）に示すように、シリコ
ン基板（半導体基板）１１に積層した第１層間絶縁膜１
３に、シリコン基板１１の拡散層１２へのコンタクトホ
ール１４を、レジストパターンをマスクとしてドライエ
ッチングすることで形成する。このときのドライエッチ
ング条件は、ＣＨＦ₃ ガスを１００ｓｃｃｍ、ＣＦ₄ ガ
スを１００ｓｃｃｍ、Ａｒガスを５００ｓｃｃｍ導入
し、ガス圧力２Ｔｏｒｒに保ったチャンバに１３．５６
ＭＨｚの高周波電圧を７００Ｗ印可して行った。その
後、シリコン基板１１を真空中で搬送し、同装置内のア
ッシングチャンバでレジストマスクを除去する。１７は
ゲート配線である。

【００２１】このときのコンタクトホール１４の底部に
形成されたダメージ層１５の分析を透過型電子顕微鏡、
オージェ電子分光、ラマン散乱により実施した。透過型
電子顕微鏡の結果より、コンタクトホール１４の底部の
約５ｎｍの深さまでシリコンの結晶性が乱れ、アモルフ
ァス状態になっていた。また約１０ｎｍの深さまで結晶
欠陥が観察された。オージェ電子分光では、約２ｎｍの
深さまで酸素が検出され、約６ｎｍの深さまで炭素が検
出された。ラマン散乱では、シリコンと水素原子の結合
が認められ、水素原子は約５０ｎｍの深さまで侵入して
いると推定できた。

【００２２】つぎに、第２工程では図１（ｂ）に示すよ
うに、このダメージ層１５をレジストマスクを除去した
アッシングチャンバ中でエッチング除去する。このとき
のエッチング条件は、ＣＦ₄ ガスを３０ｓｃｃｍ、Ｏ₂
ガスを３０ｓｃｃｍ導入し、ガス圧力１Ｔｏｒｒに保っ
たチャンバに１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を２００Ｗ
印可して行った。エッチング時間は、コンタクトホール
１４の底部のシリコン基板１１のエッチング量が６０ｎ
ｍとなるように設定した。ここで、ダメージ層１５のエ
ッチング前のアッシングチャンバの到達真空度（初期真
空度）をパラメータとして変化させた。

【００２３】その後、第３工程では図１（ｃ）に示すよ
うに、コンタクトホール１４内へ第１金属配線膜１６を
堆積する前に金属膜堆積装置と同装置内の真空処理室で
不活性ガスによるスパッタリングによりコンタクトホー
ル１４の底部の自然酸化膜および付着不純物のクリーニ
ング除去を行う。クリーニング条件は、真空処理室内を
１×１０^-6Ｔｏｒｒまで排気した後、アルゴン（Ａｒ）
を２００ｓｃｃｍ導入し、圧力５×１０^-3Ｔｏｒｒで、
下部電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を５００Ｗ印
加して実施した。このときのクリーニング時間は、熱酸
化膜のエッチング量で２０ｎｍとなるように設定した。
つぎに、同装置内の別処理室で第１金属配線膜１６を堆
積し、第１金属配線を形成する。その後、コンタクト抵
抗の電気測定を行った。

【００２４】コンタクト抵抗測定結果を図２に示す。縦
軸はコンタクト抵抗（Ω）、横軸はダメージ層１５の除
去エッチング前の処理室到達真空度（Ｔｏｒｒ）を示し
ている。９×１０^-3Ｔｏｒｒでは６３０Ω、２×１０^-3
Ｔｏｒｒで４２０Ω、９×１０^-4Ｔｏｒｒで３３０Ω、
３×１０^-4Ｔｏｒｒで２００Ω、９×１０^-5Ｔｏｒｒで
２００Ωであった。

【００２５】この結果は、ダメージ層１５のエッチング
条件は同じであるため、処理室内に残留している水分、
すなわち、水素、酸素原子の影響によるものであると考
えられる。そして、ダメージ層１５のエッチングが進み
ながら、同時に水素、酸素原子のシリコン基板１１への
侵入も起こっていると推測できる。また、測定結果か
ら、ダメージ層１５をエッチング除去する前に真空処理
室内を１×１０^-3Ｔｏｒｒより高真空度に排気しておく
と、残留水素、酸素原子が半導体基板へ拡散侵入するこ
とを防止でき、安定して低抵抗のコンタクトを形成する
ことができることがわかる。

【００２６】第２の実施例を図３および図４に基づいて
説明する。図３は第２の実施例における半導体装置の製
造方法の工程順断面図である。まず第１工程では図３
（ａ）に示すように、シリコン基板３１に積層した第１
層間絶縁膜３３に、シリコン基板３１の拡散層３２への
コンタクトホール３４を、レジストパターンをマスクと
してドライエッチングすることで形成する。このときの
ドライエッチング条件は、ＣＨＦ₃ ガスを１００ｓｃｃ
ｍ、ＣＦ₄ ガスを１００ｓｃｃｍ、Ａｒガスを５００ｓ
ｃｃｍ導入し、ガス圧力２Ｔｏｒｒに保ったチャンバに
１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を７００Ｗ印可して行っ
た。その後、シリコン基板を真空中で搬送し、同装置内
のアッシングチャンバでレジストマスクを除去する。３
７はゲート配線である。

【００２７】つぎに、第２工程では図３（ｂ）に示すよ
うに、第１の実施例と同様にコンタクトホール３４の底
部に形成されたダメージ層３５を、レジストマスクを除
去したアッシングチャンバ中でエッチング除去する。こ
のときのエッチング条件は、まず、アッシングチャンバ
を１×１０^-3Ｔｏｒｒの真空度まで排気した後、ＣＦ ₄
ガスを３０ｓｃｃｍ、Ｏ₂ ガスを３０ｓｃｃｍ導入し、
ガス圧力１Ｔｏｒｒに保ったチャンバに１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電圧を２００Ｗ印可して行った。エッチング
時間は、コンタクトホール３４の底部のシリコン基板３
１のエッチング量が６０ｎｍとなるように設定した。

【００２８】その後、第３工程では図３（ｃ）に示すよ
うに、コンタクトホール３４内へ第１金属配線膜３６を
堆積する前に金属膜堆積装置と同装置内の真空処理室で
不活性ガスによるスパッタリングによりコンタクトホー
ル３４の底部の自然酸化膜および付着不純物のクリーニ
ング除去を行う。クリーニング条件は、アルゴン（Ａ
ｒ）を２００ｓｃｃｍ導入し、圧力５×１０^-3Ｔｏｒｒ
で、下部電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を５００
Ｗ印加して実施した。このときのクリーニング時間は、
熱酸化膜のエッチング量で２０ｎｍとなるように設定し
た。ここで、真空処理室の到達真空度をパラメータとし
て変化させた。つぎに、同装置内の別処理室で第１金属
配線膜３６を堆積し、第１金属配線を形成する。その
後、コンタクト抵抗の電気測定を行った。

【００２９】コンタクト抵抗測定結果を図４に示す。縦
軸はコンタクト抵抗（Ω）、横軸は第１金属配線膜３６
の堆積前のクリーニング処理室の到達真空度（Ｔｏｒ
ｒ）を示している。５×１０^-5Ｔｏｒｒでは３３０Ω、
１×１０^-5Ｔｏｒｒで２７０Ω、６×１０^-6Ｔｏｒｒで
２５０Ω、１×１０^-6Ｔｏｒｒで２００Ω、５×１０^-7
Ｔｏｒｒで２００Ωであった。

【００３０】この結果は、クリーニング条件は同じであ
るため、処理室内に残留している水分、すなわち、水
素、酸素原子の影響によるものであると考えられる。特
に第１金属配線膜３６の堆積前のクリーニングは、アル
ゴンガスによるスパッタリングにより行われるので、処
理室内に水素、酸素原子が残留していると、質量の大き
なアルゴン原子によりこれらの原子がシリコン基板３１
へ打ち込まれ、これによってコンタクト抵抗に影響を与
えることとなる。

【００３１】また、測定結果から、コンタクトホール３
４のクリーニング前に真空処理室内を１×１０^-5Ｔｏｒ
ｒより高真空度に排気しておくと、水素、酸素原子の影
響がなくなり、安定して低抵抗のコンタクトを形成する
ことができることがわかる。第３の実施例を図５ないし
図７に基づいて説明する。図５は第３の実施例における
半導体装置の製造方法の工程順断面図である。

【００３２】まず第１工程では図５（ａ）に示すよう
に、シリコン基板５１に積層した第１層間絶縁膜５４
に、シリコン基板５１の拡散層５２へのコンタクトホー
ル５４を、レジストパターンをマスクとしてドライエッ
チングすることで形成する。このときのドライエッチン
グ条件は、ＣＨＦ₃ ガスを１００ｓｃｃｍ、ＣＦ₄ ガス
を１００ｓｃｃｍ、Ａｒガスを５００ｓｃｃｍ導入し、
ガス圧力２Ｔｏｒｒに保ったチャンバに１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電圧を７００Ｗ印可して行った。その後、シ
リコン基板を真空中で搬送し、同装置内のアッシングチ
ャンバでレジストマスクを除去する。６０はゲート配線
である。

【００３３】つぎに、第２工程では図５（ｂ）に示すよ
うに、第１の実施例と同様にコンタクトホール５４の底
部に形成されたダメージ層５５をレジストマスクを除去
したアッシングチャンバ中でエッチング除去する。この
ときのエッチング条件は、まず、アッシングチャンバを
１×１０^-3Ｔｏｒｒの真空度まで排気した後、ＣＦ₄ガ
スを３０ｓｃｃｍ、Ｏ₂ ガスを３０ｓｃｃｍ導入し、ガ
ス圧力１Ｔｏｒｒに保ったチャンバに１３．５６ＭＨｚ
の高周波電圧を２００Ｗ印可して行った。エッチング時
間は、コンタクトホール５４の底部のシリコン基板５１
のエッチング量が６０ｎｍとなるように設定した。

【００３４】その後、第３、４工程では図５（ｃ）に示
すように、コンタクトホール５４内へ第１金属配線膜５
６を堆積する前に金属膜堆積装置と同装置内の真空処理
室で不活性ガスによるスパッタリングによりコンタクト
ホール５４の底部の自然酸化膜および付着不純物のクリ
ーニング除去を行う。クリーニング条件は、まず、処理
室内を１×１０^-6Ｔｏｒｒの真空度まで排気した後、ア
ルゴン（Ａｒ）を２００ｓｃｃｍ導入し、圧力５×１０
^-3Ｔｏｒｒで、下部電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電
圧を５００Ｗ印加して実施した。このときのクリーニン
グ時間は、熱酸化膜のエッチング量で２０ｎｍとなるよ
うに設定した。つぎに、同装置内の別処理室で第１金属
配線膜５６を堆積し、第１金属配線を形成する。

【００３５】つぎに、第５、６工程では図５（ｄ）に示
すように、第２層間絶縁膜５７を形成した後、レジスト
パターンをマスクとして第２層間絶縁膜５７をドライエ
ッチングすることで、第１金属配線５６への配線間コン
タクトホール（Ｖｉａコンタクト）５８を形成する。こ
のときのドライエッチング条件は、ＣＨＦ₃ ガスを１０
０ｓｃｃｍ、ＣＦ₄ ガスを１００ｓｃｃｍ、Ａｒガスを
５００ｓｃｃｍ導入し、ガス圧力２Ｔｏｒｒに保ったチ
ャンバに１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を７００Ｗ印可
して行った。その後、シリコン基板を真空中で搬送し、
同装置内のアッシングチャンバでレジストマスクを除去
する。

【００３６】その後、第７工程では図６に示すように、
配線間コンタクトホール５８内へ第２金属配線膜５９を
堆積する前に金属膜堆積装置と同装置内の真空処理室で
不活性ガスによるスパッタリングにより配線間コンタク
トホール５８の底部の自然酸化膜および付着不純物のク
リーニング除去を行う。クリーニング条件は、アルゴン
（Ａｒ）を２００ｓｃｃｍ導入し、圧力５×１０^-3Ｔｏ
ｒｒで、下部電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を５
００Ｗ印加して実施した。このときのクリーニング時間
は、熱酸化膜のエッチング量で２０ｎｍとなるように設
定した。ここで、真空処理室の到達真空度をパラメータ
として変化した。つぎに、同装置内の別処理室で第２金
属配線膜５９を堆積し、第２金属配線を形成する。その
後、配線間コンタクト抵抗の電気測定を行った。

【００３７】配線間コンタクト抵抗の測定結果を図７に
示す。縦軸は配線間コンタクト抵抗（Ω）、横軸は第２
金属配線膜５９の堆積前のクリーニング処理室の到達真
空度（Ｔｏｒｒ）を示している。７×１０^-5Ｔｏｒｒで
は９０Ω、２×１０^-5Ｔｏｒｒで７Ω、８×１０^-6Ｔｏ
ｒｒで０．８Ω、１×１０^-6Ｔｏｒｒで０．４Ω、５×
１０^-7Ｔｏｒｒで０．３Ωであった。

【００３８】この結果は、クリーニング条件は同じであ
るため、処理室内に残留している水分、すなわち、水
素、酸素原子の影響によるものであると考えられる。特
に第２金属配線膜５９の堆積前のクリーニングは、配線
間コンタクトホール５８の底部が第１金属配線膜５６で
あるため、最初アルゴンガスによるスパッタリングによ
り第１金属配線膜５６の上層の酸化膜が除去され、金属
膜表面は活性となる。つぎに、残留ガス成分、ここでは
酸素により再度表面が酸化され、高抵抗層が形成される
ためであると考えられる。

【００３９】また、測定結果から、配線間コンタクトホ
ール５８のクリーニング前の処理室内を１×１０^-5Ｔｏ
ｒｒより高真空度に排気しておくと、水素、酸素の影響
がなくなり、安定して低抵抗のコンタクトを形成するこ
とができる。つぎに、第４の実施例について以下に説明
する。ここでは第１の実施例の図１（ｃ）、第２の実施
例の図３（ｃ）、第３の実施例の図６で説明した金属膜
１６，３６，５９の堆積前のコンタクトホールである下
地クリーニング処理工程を例に説明する。第１〜第３の
実施例で説明したようにクリーニング前に処理室内を高
真空に排気する必要がある。しかしながら、このような
高真空に排気するとなるとかなりの時間を要するので設
備の処理能力が著しく低下する。真空ポンプの排気能力
を向上する方法もあるが、真空ポンプ自体、高額である
こと、また、ポンプの能力にも限界がある。

【００４０】そこで、真空排気時に処理室内に弗素、塩
素および炭素、水素、および塩素からなるガス、ここで
はジクロロプロパンを真空排気途中で導入し、処理室で
４０Ｔｏｒｒの圧力で１０分間保持し、その後再度排
気、再びこれらのガスを導入し、処理室内で４０Ｔｏｒ
ｒの圧力で１０分間保持、この工程を計３回繰り返した
後、第１〜第３の実施例を行った。

【００４１】このときの排気特性を図８に示す。なお、
図中には通常の排気特性も示している。通常１×１０^-6
Ｔｏｒｒまで排気するのに約１時間を要する。それに対
して、弗素、塩素およびジクロロプロパンガスを導入し
た場合、かなり時間が短縮できることがわかる。高真空
に排気するのに時間を要するのは、真空室内に残留して
いる水分が、なかなか排気されないためである。弗素、
塩素およびジクロロプロパンガスを導入することで、Ｆ
₂ ＋Ｈ₂ Ｏ→２ＨＦ＋1/2 Ｏ₂ 、Ｃｌ₂ ＋Ｈ₂Ｏ→２Ｈ
Ｃｌ＋1/2 Ｏ₂ 、（ＣＨ₃ ）₂ ＣＣｌ₂ ＋Ｈ₂ Ｏ→（Ｃ
Ｈ₃ ）₂ Ｃ＝Ｏ＋２ＨＣｌなどの反応が起こり、排気し
やすい弗酸、塩酸、アセトンが生成されるためであると
いえる。なお、この方法は、ダメージ層１５をエッチン
グ除去する前に処理室内を１×１０^-3Ｔｏｒｒより高真
空度に排気する場合にも有効に適用できる。

【００４２】

【発明の効果】請求項１の半導体装置の製造方法によれ
ば、処理室内を１×１０^-3Ｔｏｒｒより高真空度に排気
した後、第１工程時に半導体基板に形成されたダメージ
層をドライエッチングにより除去する第２工程を行うの
で、残留水素、酸素原子が半導体基板へ拡散侵入するこ
とを防止でき、安定して低抵抗のコンタクトを形成する
ことができる。

【００４３】請求項２の半導体装置の製造方法によれ
ば、処理室内を１×１０^-5Ｔｏｒｒより高真空度に排気
した後、コンタクトホール内に金属配線膜を形成する前
にコンタクトホール内をクリーニングする第３工程を行
うので、水素、酸素が半導体基板に打ち込まれることは
なく、安定して低抵抗のコンタクトを形成することがで
きる。

【００４４】請求項３の半導体装置の製造方法によれ
ば、処理室内を１×１０^-5Ｔｏｒｒより高真空度に排気
した後、配線間コンタクトホール内に第２の金属配線膜
を形成する前に配線間コンタクトホール内をクリーニン
グする第７工程を行うので、水素、酸素が第１金属配線
膜に打ち込まれることはなく、安定して低抵抗のコンタ
クトを形成することができる。

【００４５】請求項４の半導体装置の製造方法では、請
求項１，２または３において、処理室内を上記のように
高真空度に排気してから実際の処理を行うとすると、排
気にかなりの時間を要するので設備の処理能力が著しく
低下するという課題を解決するものであり、真空排気時
に処理室内に弗素、塩素および炭素、水素、および塩素
の化合物からなるガスを真空排気途中で導入するだけ
で、排気時間を大幅に短縮することが可能となる。した
がって、安定した低抵抗のコンタクトを短時間、低コス
トで形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例の半導体装置の製造方
法の工程説明図である。

【図２】第１の実施例におけるコンタクト抵抗と到達真
空度の関係を示すグラフである。

【図３】第２の実施例の半導体装置の製造方法の工程説
明図である。

【図４】第２の実施例におけるコンタクト抵抗と到達真
空度の関係を示すグラフである。

【図５】第３の実施例の半導体装置の製造方法の工程説
明図である。

【図６】第３の実施例における半導体装置の断面図であ
る。

【図７】第３の実施例におけるコンタクト抵抗と到達真
空度の関係を示すグラフである。

【図８】第４の実施例における到達真空度と排気時間の
関係を示すグラフである。

【図９】従来例における半導体装置の断面図である。

【符号の説明】

１１シリコン基板（半導体基板）１２拡散層１３層間絶縁膜１４コンタクトホール１５ダメージ層１６金属配線膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/768 Ｈ０１Ｌ 21/302 ＦＮ 21/90 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板に積層した層間絶縁膜に、前
記半導体基板の拡散層へのコンタクトホールを、レジス
トパターンをマスクとしてドライエッチングにより形成
する第１工程と、この第１工程時に前記半導体基板に形
成されたダメージ層をドライエッチングにより除去する
第２工程とを含む半導体装置の製造方法であって、処理
室内を１×１０^-3Ｔｏｒｒより高真空度に排気した後、
前記第２工程を行うことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
【請求項２】半導体基板に積層した層間絶縁膜に、前
記半導体基板の拡散層へのコンタクトホールを、レジス
トパターンをマスクとしてドライエッチングにより形成
する第１工程と、この第１工程時に前記半導体基板に形
成されたダメージ層をドライエッチングにより除去する
第２工程と、前記コンタクトホール内に金属配線膜を形
成する前に前記コンタクトホール内をクリーニングする
第３工程とを含む半導体装置の製造方法であって、処理
室内を１×１０^-5Ｔｏｒｒより高真空度に排気した後、
前記第３工程を行うことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
【請求項３】半導体基板に積層した第１層間絶縁膜
に、前記半導体基板の拡散層へのコンタクトホールを、
レジストパターンをマスクとしてドライエッチングによ
り形成する第１工程と、この第１工程時に前記半導体基
板に形成されたダメージ層をドライエッチングにより除
去する第２工程と、前記コンタクトホール内に第１金属
配線膜を形成する前に前記コンタクトホール内をクリー
ニングする第３工程と、前記コンタクトホール内および
前記第１層間絶縁膜上に前記第１の金属配線膜を積層す
る第４工程と、前記第１金属配線膜上に第２層間絶縁膜
を積層する第５工程と、前記第２層間絶縁膜に、第１金
属配線膜への配線間コンタクトホールを、レジストパタ
ーンをマスクとしてドライエッチングにより形成する第
６工程と、前記配線間コンタクトホール内に第２の金属
配線膜を形成する前に前記配線間コンタクトホール内を
クリーニングする第７工程とを含む半導体装置の製造方
法であって、処理室内を１×１０^-5Ｔｏｒｒより高真空
度に排気した後、前記第７工程を行うことを特徴とする
半導体装置の製造方法。
【請求項４】処理室内に弗素、塩素および炭素、水
素、および塩素の化合物からなるガスを導入し、高真空
度に排気する請求項１，２または３記載の半導体装置の
製造方法。